En manufactura y en general en muchas industrias como la automotriz, aeronáutica, plástica, fundición por mencionar algunas, la diferencia entre un producto “aceptable” y uno “rechazado” muchas veces no está a simple vista: está en micras, en geometrías complejas y en tolerancias que requieren de una medición precisa y repetible.
Ahí es donde entra la CMM (Coordinate Measuring Machine) por sus siglas en inglés o MMC (Máquina de Medición por Coordenadas) por sus siglas en español. Una CMM es un equipo diseñado para medir con alta exactitud las dimensiones y geometrías de una pieza, validando que cumpla especificaciones como GD&T, dimensiones de tamaño, forma, posición, perfil y más.
¿Qué es una CMM?
Una CMM es un sistema que mide puntos en el espacio en 3 ejes (X, Y, Z) para determinar:
- Dimensiones (diámetros, longitudes, alturas, distancias)
- Geometrías (planitud, circularidad, cilindricidad, perpendicularidad, paralelismo)
- Posición y orientación de características (true position, concentricidad, perfil)
- Comparación contra CAD (inspección 3D)
La CMM puede medir mediante un palpador (contacto) o por sensores sin contacto, generando mediciones con alta repetibilidad y reproducibilidad, dos elementos esenciales en la industria. El resultado de la medición se emite mediante un reporte o informe donde contiene las características significativas a controlar en un producto o pieza.
Uso principal se ve en la liberación de piezas de línea de producción, pero también se puede encontrar en la validación de herramentales, fixtures, moldes, entre muchas otras funciones relacionadas a la inspección y metrología.
Tipos de CMM
Para cubrir la amplia variedad de tipos de elementos y piezas que se desean medir, existe una gama muy amplia de tipos de maquinas de coordenadas. Cada una pensada para un propósito en especial, iniciamos con las CMM de tipo puente.
CMM tipo Puente (Bridge)
Una CMM de tipo puente (Bridge CMM) es la configuración más común y versátil de las máquinas de medición por coordenadas en laboratorios metrológicos y áreas de inspección. Se reconoce por su estructura en forma de “puente” que se desplaza sobre una mesa de medición (generalmente de granito), mientras un cabezal con palpador recorre la pieza para capturar puntos en los ejes X, Y y Z con alta exactitud.
Dentro de sus componentes, regularmente encontramos:
- Mesa de granito: es la base rígida y estable donde se coloca la pieza. El granito se usa por su alta estabilidad dimensional, resistencia al desgaste y buen comportamiento ante cambios térmicos.
- Puente: estructura superior que “abraza” la mesa. Normalmente está hecho de materiales ligeros y rígidos (aluminio, cerámica o compuestos) para reducir inercia y mejorar la dinámica.
- Eje X (desplazamiento del puente): el puente se mueve longitudinalmente sobre guías, recorriendo la mesa.
- Eje Y (carro transversal): el carro se desplaza a lo ancho del puente.
- Eje Z (ram o eje vertical): baja y sube el cabezal de medición para tocar o escanear la pieza.
- Cabezal y sistema de palpado: puede ser de contacto (touch-trigger o scanning) o sin contacto (óptico o láser, según configuración).
Y destaca por características como:
- Alta exactitud y repetibilidad: Es su mayor fortaleza. Por su geometría estructural, rigidez y control de movimiento, suele ofrecer resultados consistentes y confiables para inspecciones críticas.
- Estabilidad metrológica:
- Diseño pensado para minimizar deformaciones.
- Base de granito y guías de precisión.
- Compensaciones térmicas (en equipos avanzados) para mejorar desempeño ante variaciones de temperatura.
- Versatilidad: Funciona muy bien casi para todo tipo de piezas, desde pequeñas, medianas, hasta piezas grandes. Existe una gran cantidad de modelos que se ajustan a muchos tamaños (volumen de medición).
CMM tipo Gantry (Pórtico)
Una es una máquina de medición por coordenadas diseñada para inspeccionar piezas muy grandes, pesadas o voluminosas con alta estabilidad y un volumen de medición superior al de una CMM tipo puente. Su rasgo distintivo es una estructura tipo “pórtico” donde el puente se apoya sobre columnas laterales altas, dejando un área amplia y despejada para colocar componentes de gran tamaño (a veces incluso con acceso para grúas o montacargas).
Sus componentes:
- Base (granito o estructura rígida): en gantry es común que la “mesa” sea una base robusta o incluso un sistema montado sobre el piso con guías de precisión. El objetivo es asegurar rigidez y estabilidad a gran escala.
- Columnas laterales (pórtico): dos estructuras verticales que soportan el travesaño superior. Están diseñadas para resistir deformaciones y mantener la geometría del sistema.
- Travesaño superior (puente elevado): conecta las columnas y se desplaza sobre el eje principal, permitiendo cubrir grandes longitudes.
- Ejes de movimiento:
- Eje X: desplazamiento longitudinal del pórtico a lo largo del área de medición.
- Eje Y: desplazamiento transversal del carro sobre el travesaño.
- Eje Z: movimiento vertical del (cabezal) para alcanzar diferentes alturas de la pieza.
- Cabezal y sistema de palpado: puede integrar palpadores de contacto (punto a punto o scanning) y, dependiendo del caso, sensores sin contacto.
Características principales:
- Gran volumen de medición: La razón de existir de una gantry es poder medir piezas que “no caben” o no son prácticas en una CMM tipo puente: estructuras grandes, componentes largos, ensambles y piezas con alto peso.
- Capacidad: Las gantry suelen estar pensadas para operar con: Fixtures robustos, piezas grandes o pesadas. Y pensada para maniobras con grúa puente o sistemas de carga.
- Rigidez estructural: A diferencia de máquinas más pequeñas, en gantry la ingeniería se enfoca en mantener exactitud en recorridos largos, controlando: flexión estructural, vibraciones, variaciones térmicas.
CMM de brazo horizontal
Es una máquina de medición por coordenadas diseñada principalmente para piezas grandes, de lámina y ensambles voluminosos, donde se requiere acceso lateral a la pieza y alta productividad en inspección. Es muy común en la industria automotriz para medición de carrocerías (BIW), paneles, puertas, cofres, laterales, estructuras soldadas y checking fixtures.
A diferencia de una CMM tipo puente, aquí el elemento característico es un brazo que se extiende horizontalmente desde una columna, permitiendo llegar “de lado” a zonas que, en una bridge, serían más difíciles de atacar por interferencias o por tamaño.
Componentes:
- Columna principal (estructura vertical): Es el “cuerpo” que soporta el sistema. En esta columna se montan los ejes principales y el conjunto del brazo. Está diseñada para rigidez y estabilidad, ya que el brazo genera palancas y cargas variables durante el movimiento.
- Brazo horizontal (arm): Es el elemento que define la máquina, un brazo rígido que se proyecta hacia la pieza. Al final del brazo se monta el cabezal de medición con palpador. Este diseño facilita la medición en piezas grandes porque el brazo puede “entrar” a cavidades, bordes y superficies laterales.
- Mesa o rieles de movimiento: Dependiendo del tipo, puede ser:
- Mesa fija con área de medición (para fixtures grandes)
- Sistema sobre rieles: la CMM se desplaza a lo largo de una longitud grande, como una “línea” de inspección.
- Ejes de movimiento típicos
- Eje X: movimiento longitudinal (a lo largo de la mesa o riel).
- Eje Y: movimiento del brazo hacia/desde la pieza (transversal).
- Eje Z: movimiento vertical para alcanzar diferentes alturas.
- Sistema de palpado: Puede usar palpado de contacto o escaneo. Su sensor tiende a tener la posibilidad de cambiar su orientación de montaje.
En el mercado se puede encontrar una número cantidad de modelos y diseños adicionales, como lo pueden ser: las CMM de puente móvil, en forma de L y algunos otros tipos de estructuras. Un diferenciador importante además de la estructura de construcción es el entorno donde se va a desempeñar el equipo, dado que existen equipos pensados para trabajar en ambientes controlados o en ambientes susceptibles a un entorno cambiante.